DE2618972A1

DE2618972A1 - Anordnung zum thermischen schutz von verstaerkern

Info

Publication number: DE2618972A1
Application number: DE19762618972
Authority: DE
Inventors: Miroslav Glogolja
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1975-05-02
Filing date: 1976-04-29
Publication date: 1976-12-16
Also published as: JPS51136269A; DE2618972B2; US4149124A; FR2310027A1

Description

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Brit.Prov.Ser.No.Oi8592 · ' ? ο

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USSN 638845 vom 8. Dez. 1975 Di. i.- -. ..-.._ ' _. ;.~u.;br

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RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Anordnung zum thermischen Schutz von Verstärkern

Die Erfindung bezieht sich auf Verstärker und betrifft insbesondere eine thermische Schutzschaltung für transistorisierte Verstärker.

Die Transistoren der Ausgangsstufe eines Verstärkers, beispielsweise eines Tonfrequenzverstärkers, benötigen einen Schutz gegenüber Perioden thermischer überlastung, welche zu Schäden oder Ausfällen der Ausgangstransistoren führen können. Eine übliche Methode für einen solchen thermischen Schutz besteht darin, die Kontakte eines normalerweise geschlossenen temperaturempfindlichen Schalters, der mit der Ausgangsstufe thermisch gekoppelt ist, in Reihe mit der Primärwicklung des Stromversorgungstransformators des Verstärkers zu schalten. Wenn die Temperatur der Ausgangsstufe einen vorbestimmten Wert erreicht, dann öffnet der temperaturtempfindliche Schalter seine Kontakte

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und trennt die Stromzufuhr zum Verstärker auf. Wenn die Ausgangstransistoren sich wieder auf sichere Betriebstemperaturen abgekühlt haben, dann schließt der Schalter seine Kontakte selbsttätig wieder. Ein Nachteil dieser Schutzmethode besteht in ihrer Beschränkung auf Verstärker kleinerer und mittlerer Leistung, und zwar weil der temperaturempfindliche Schalter nur einen begrenzten Strom führen kann. Wenn nämlich der Schalter die Stromzufuhr vom Verstärker abtrennt, während dieser voll in Betrieb ist, dann müssen seine Kontakte einen hohen Strom unterbrechen, so daß beim öffnen der Kontakte ein Lichtbogen entstehen kann, der zu Schäden des Schalters selbst und anderer Bauelemente führen kann.

Gemäß der Erfindung wird nun über ein Rückführungselement des Verstärkers ein niederohmiger Pfad gelegt, wennimmer die Temperatur der Ausgangsstufe des Verstärkers einen vorbestimmten Wert überschreitet, so daß der Verstärkungsgrad auf einen sicheren Pegel vermindert wird. Wenn die Temperatur der Ausgangsstufe wieder unter die vorbestimmte Temperatur absinkt, dann wird der niederohmige Widerstand selbsttätig wieder von dem Rückführungselement entfernt und der Verstärker arbeitet wieder normal.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Schaltung eines Tonfrequenzverstärkers gemäß der Erfindung und

Fig. 2 das Schaltbild einer typischen Endstufe eines Tonfrequenzverstärkers, etwa wie desjenigen nach Fig. 1.

Der in Fig. 1 dargestellte Verstärker kann beispielsweise eine Vorverstärkerstufe mit einem Operationsverstärker 11 und eine Endverstärkerstufe mit einem Operationsverstärker 13 aufweisen. Der Vorverstärker ist mit einem Rückführungswiderstand 15 zwi-

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schen dem Ausgang und dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 11 versehen, sowie mit einem Eingangswiderstand zwischen einem Eingangsanschluß 19 und dem invertierenden, mit einem Minuszeichen versehenen, Eingang des Verstärkers 11, sowie mit einem weiteren Eingangswiderstand 21 zwischen dem nichtinvertierenden, mit einem Pluszeichen gekennzeichneten Eingang des Verstärkers 11 an einen Bezugspotentialpunkt, im vorliegenden Beispiel Masse. Die Endstufe enthält einen Rückführungswiderstand 23 zwischen Ausgang und invertierendem Eingang des Operationsverstärkers 13 sowie einen Eingangswiderstand 25 zwischen dem Ausgang des Verstärkers 11 und dem invertierenden Eingang des Verstärkers 13 und einen Widerstand 36 zwischen dem nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 13 und Masse. Ein Rückführungswiderstand 29 ist ferner zwischen den Ausgangsanschluß 27 des Verstärkers 13 und den nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Vorverstärkers 11 geschaltet. Ein temperaturempfindlicher Schalter 31 mit zwei normalerweise geöffneten Kontakten liegt über dem Rückführungswiderstand 23. Dieser Schalter 31 ist thermisch mit dem durch den gestrichelten Kasten 33 angedeuteten Kühlkörper der Ausgangstransistoren des Endverstärkers 13, also der Transistoren 41 und 43 gemäß Fig. 2, gekoppelt, indem er auf diesem Kühlkörper montiert ist.

Die Ausgangsstufe des Operationsverstärkers 13 gemäß Fig. 2 kann beispielsweise eine Treiberstufe 35 mit einem invertierenden und einem nichtinvertierenden Eingang sowie zwei Ausgangsanschlüssen 37 und 39, die je mit einer Basis eines npn- bzw. pnp-Ausgangstransistors 31, 33 verbunden sind, aufweisen. Die Kollektoren der Transistoren 41 und 43 sind an positive bzw. negative Betriebsspannungen angeschlossen. Die Emitter der Transistoren 41 und 43 sind über Widerstände 45 bzw. 47 mit einen Ausgangsanschluß 27 verbunden.

Im Betrieb wird der Verstärkungsgrad des Vorverstärkers 11 durch das Verhältnis des Rückführungswiderstandes 15 zum Eingangswiderstand 17, und die Verstärkung des Endverstärkers 13 durch

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das Verhältnis des Rückführungswiderstandes 23 zum Eingangswiderstand 25 bestimmt. Für die Gesamtverstärkung des Verstärkers ist das Verhältnis des Rückführungswiderstandes 29 zum Eingangswiderstand 21 maßgebend. Wenn die Temperatur der Transistoren 31 und 33 der Endstufe 13 einen oberen Grenzwert erreicht, dann schließen sich die Kontakte des temperaturempfindlichen Schalters 31, so daß der Verstärkungsgrad des Endverstärkers 13 praktisch auf Null verringert wird, wobei die Endtransistoren 41 und 43 der Endstufe 13 gesperrt werden. Sinkt die Temperatur der Transistoren 41 und 43 der Endstufe wieder unter diesen kritischen Wert ab, dann öffnen sich die Kontakte des temperaturempfindlichen Schalters 31 von selbst wieder, so daß die Endstufe 13, und damit der Verstärker, wieder normal arbeiten. Es sei darauf hingewiesen, daß die Kontakte des temperaturempfindlichen Schalters 31 auch über dem Rückführungswiderstand 15 oder dem Rückführungswiderstand 19 liegen können, um einen thermischen Schutz der Endstufe des Verstärkers zu bewirken, eine solche Anordnung des Schalters 13 würde aber nicht das schnellstmögliche Abschalten der Transistoren 41 und 43 der Endstufe 13 im Falle einer thermischen überlastung sicherstellen. Bei der hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsform, wo die Kontakte des temperaturempfindlichen Schalters 31 über dem Rückführungswiderstand 23 der Ausgangsstufe liegen, ist jedoch sichergestellt, daß im Falle einer thermischen überlastung die Ausgangsstufe 13 sehr schnell abgeschaltet wird. Die hier beschriebene Erfindung ist nicht auf den Schutz von Verstärkern, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, beschränkt. Vielmehr eignet sie sich zum Schutz jeglicher Verstärker, die mit einer Rückführung zur Bestimmung des Verstärkungsgrades ausgestattet sind. Der temperaturempfindliche Schalter 31 kann ein relativ billiger Schalter sein, weil seine Kontakte im allgemeinen nur Wechselspannungen unterhalb von 120 Volt und Ströme von nur wenigen Milliampere zu schalten haben. Bei den bisher üblichen thermischen Schutzschaltungen, wie sie eingangs erörtert worden sind, müssen die Schalter dagegen mindestens einige Ampere schalten können.

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Claims

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Patentansprüche

( 1)JAnordnung zum thermischen Schutz eines Verstärkers, der mit einem von seinem Ausgang auf seinen Eingang geführten, den Verstärkungsgrad bestimmenden Rückführungszweig versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Vergleich zur Rückführungsimpedanz (23) niederohmiger Strompfad (geschlossener Schalter 31) parallel zum Rückfuhrungszweig zwischen Ausgang (27) und Eingang (-) des Verstärkers (13) geschaltet wird, wenn die Temperatur vorbestimmter Verstärkerelemente (Transistoren 41,43) des Verstärkers einen vorbestimmten Wert erreicht oder überschreitet.
2) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der relativ niederohmige Strompfad der Durchgangswiderstand eines temperaturempfindlichen Schalters 01) ist, der mit den Verstärkerelementen (41,43) des Verstärkers thermisch gekoppelt ist und praktisch auf derselben Temperatur wie diese gehalten wird.
3) Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (31) ein Paar normalerweise geöffneter Kontakte enthält, die jeweils an unterschiedliche Schaltungspunkte des Rückkopplungszweiges (Widerstand 23) angeschlossen sind, und sich schließen, wenn die vorbestimmte Temperatur erreicht oder überschritten wird.

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